CN203686002U - 差动式紧凑型半直驱风电齿轮箱 - Google Patents

差动式紧凑型半直驱风电齿轮箱 Download PDF

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赵颖
陈良磊
付勇
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    • F16H—GEARING
    • F16H1/00—Toothed gearings for conveying rotary motion
    • F16H1/28—Toothed gearings for conveying rotary motion with gears having orbital motion
    • F16H1/46—Systems consisting of a plurality of gear trains each with orbital gears, i.e. systems having three or more central gears

Abstract

本实用新型公开一种差动式紧凑型半直驱风电齿轮箱，主要由箱体、一级复合行星轮系、二级差动行星轮系串联构成的增速传动机构组成。本实用新型的有益效果是：空心驱动轴的功率一部分通过内齿圈传递，另一部分通过二级行星架传递，能减小内齿圈尺寸，缩小整个齿轮箱的尺寸和减少重量，具有增速箱空间尺寸小、可靠性高、运行寿命长等优点，并且各级齿轮采用模块化结构，各自自成一体，便于装配和维护。

Description

差动式紧凑型半直驱风电齿轮箱
技术领域
本实用新型涉及一种风电齿轮箱，更具体的说涉及一种差动式紧凑型半直驱风电齿轮箱。
背景技术
风电增速箱是风力发电机组的核心部件，由于风力发电机组安装在高山、荒野、海滩、岛屿等风口处，受无规律的变向、变负荷风力作用及强阵风冲击，其可靠性和使用寿命的要求比一般机械要高出许多。动力传动机构的先进与否是决定风电增速箱性能的关键因素。国内外增速箱生产厂家均有不同的结构形式，常用的增速箱结构形式有三级平行轴的齿轮箱结构形式、一级行星两级平行轴的齿轮箱结构形式和二级行星一级平行轴的齿轮箱结构形式等。但是对高额定发电功率迫切需求的中国风电市场来说，常规结构的风电机组明显无法满足低成本和长寿命的高可靠性要求。半直驱概念是在直驱与双馈风电机组在向大型化发展过程中遇到的问题而产生的，兼顾有二者的特点。一方面能够提高齿轮箱的可靠性与使用寿命，同时相对直驱发电机而言，能够兼顾对应的发电机设计，改善大功率直驱发电机设计与制造条件。
发明内容
本实用新型所要解决的技术问题是提供一种为解决现有技术中齿轮箱结构设计自身带来的可靠性不高、故障模式多、发电机成本过高等不足，同时也是为解决普遍存在的结构复杂、空间尺寸大、传动比受限、总成重量大等缺陷的差动式紧凑型半直驱风电齿轮箱。
本实用新型所采用的技术方案是：一种差动式紧凑型半直驱风电齿轮箱，包括：箱体、设置在箱体内的复合行星轮系和差动行星轮系，其特征是：所述箱体包括主壳体、与主壳体前端连接的扭矩壁和与主壳体后端连接的后壳体；所述复合行星轮系包括空心驱动轴、输入端密封盖、空心驱动轴前轴承、扭矩壁、空心驱动壳、一级行星轮轴前轴承、一级内齿圈、一级行星轮轴、一级行星轮轴后轴承、一级大行星齿轮和安装在空心驱动轴上的一级太阳轮，所述空心驱动轴与风机轮毂连接且由空心驱动轴前轴承支撑于扭矩壁；所述输入端密封盖密封空心驱动轴前轴承；空心驱动轴中部台阶与空心驱动壳一端通过圆柱销相连，所述空心驱动壳另一端与一级内齿圈连接；一级内齿圈与一级行星轮轴啮合；所述一级行星轮轴由一级行星轮轴前轴承和一级行星轮轴后轴承支撑，所述一级大行星齿轮安装在一级行星轮轴后端且与一级太阳轮相啮合；所述差动行星轮系包括内花键齿毂、二级内齿圈左支架、二级内齿圈、二级行星轮二级内齿圈右支架、推力轴承、二级太阳轮、空心管和二级行星架，所述内花键齿毂和一级大行星齿轮一起与一级太阳轮相啮合；所述二级内齿圈左支架的一端通过圆柱销与内花键齿毂连接，另一端连接二级内齿圈；所述二级内齿圈右支架的一端与二级内齿圈另一端连接，另一端由推力轴承支撑，推力轴承设置在二级行星架上；所述二级行星轮上端与二级内齿圈相啮合，下端与二级太阳轮相啮合；所述二级太阳轮轴心内的空心管一端连接所述空心驱动轴后端，另一端从二级太阳轮轴心伸出；所述二级行星轮前后分别由二级行星轮轴前、后轴承支撑；二级行星架前部与所述空心驱动轴后端固定连接；二级行星架末端由后轴承支撑在后壳体上，后端盖密封后轴承。
所述空心驱动轴后端花键与内花键齿毂相连，空心驱动轴后端面与二级行星架通过螺栓连接。
所述二级行星轮轴轴承与所述二级行星轮之间均设有间隔环，所述推力轴承和后轴承之间设有间隔环。
所述二级内齿圈与二级内齿圈右支架通过六角头螺栓和六角螺母连接。
所述后端盖内设有回油环。
本实用新型的有益效果是：空心驱动轴的功率一部分通过内齿圈传递，一部分通过二级行星架传递，能大大减小内齿圈的尺寸，从而缩小整个齿轮箱的尺寸和减少重量；极大地增加了空心驱动轴的轴承跨距，使得轴承的尺寸和承载能力大大提高，降低成本；大内齿圈是动力输入部件可以实现旋转；行星轮轴是定轴式结构，只进行自转而不进行公转，便于轴承的定点润滑；低速齿轮都是单面承载，可有效归避交变载荷，提高抗微点蚀承能力和承载能力；低速重载和高速轴承均配备压力油定点强制润滑装置，可大大提高轴承使用寿命；壳体和各级齿轮采用模块化结构，各自自成一体，便于装配和维护；减少零件数量，降低齿轮箱故障概率；缩小电机尺寸，降低成本，采用这一方案能够实现增速箱空间尺寸小、可靠性高、运行寿命长等优点。
附图说明
图1是本实用新型的一种差动式紧凑型半直驱风电齿轮箱结构示意图。
其中：
1、空心驱动轴；      2、输入端密封盖； 3、空心驱动轴前轴承；
4、扭矩臂；          5、空心驱动壳；   6、一级行星轮轴前轴承；
7、一级内齿圈；      8、行星轮轴；     9、主壳体；
10、一级行星轮轴后轴承；               11、一级大行星齿轮；
12、内花键齿毂；     13、圆柱销；      14、二级内齿圈左支架；
15a、15b二级行星轮轴前轴承、后轴承；   16、间隔环；
17、二级内齿圈；     18、二级行星轮；  19、六角头螺栓；
20、六角螺母；       21、二级内齿圈右支架；22、后壳体；
23、推力轴承；       24、间隔环；      25、后轴承；
26、后端盖；         27、回油环；      28、二级太阳轮；
29、空心管；       30、二级行星架；  31、一级太阳轮；
32、间隔环；       33、圆柱销
具体实施方式
下面结合附图和具体实施方式对本实用新型作进一步详细说明：
如图1所示，一种差动式紧凑型半直驱风电齿轮箱主要由箱体、一级复合行星轮系和一级差动行星轮系串联构成的增速传动机构组成。所述箱体包括主壳体9、与主壳体9前端连接的扭矩壁4和与主壳体9后端连接的后壳体22；所述复合行星轮系包括空心驱动轴1、输入端密封盖2、空心驱动轴前轴承3、扭矩壁4、空心驱动壳5、一级行星轮轴前轴承6、一级内齿圈7、一级行星轮轴8、一级行星轮轴后轴承10、一级大行星齿轮11和安装在空心驱动轴1上的一级太阳轮31，所述空心驱动轴1与风机轮毂连接且由空心驱动轴前轴承3支撑于扭矩壁4；所述输入端密封盖2密封空心驱动轴前轴承3；空心驱动轴1中部台阶与空心驱动壳5一端通过圆柱销33相连，所述空心驱动壳5另一端与一级内齿圈7连接；一级内齿圈7与一级行星轮轴8啮合；所述一级行星轮轴8由一级行星轮轴前轴承6和一级行星轮轴后轴承10支撑，所述一级大行星齿轮11安装在一级行星轮轴8后端且与一级太阳轮31相啮合；
所述差动行星轮系包括内花键齿毂12、二级内齿圈左支架14、二级内齿圈17、二级行星轮18二级内齿圈右支架21、推力轴承23、二级太阳轮28、空心管29和二级行星架30，所述内花键齿毂12和一级大行星齿轮11一起与一级太阳轮31相啮合；所述二级内齿圈左支架14的一端通过圆柱销13与内花键齿毂12连接，另一端连接二级内齿圈17；所述二级内齿圈右支架21的一端与二级内齿圈17另一端连接，另一端由推力轴承23支撑，推力轴承23设置在二级行星架30上；所述二级行星轮18上端与二级内齿圈17相啮合，下端与二级太阳轮28相啮合；所述二级太阳轮28轴心内的空心管29一端连接所述空心驱动轴1后端，另一端从二级太阳轮28轴心伸出；所述二级行星轮18前后分别由二级行星轮轴前、后轴承15a、15b支撑；二级行星架30前部与所述空心驱动轴1后端固定连接；二级行星架30末端由后轴承25支撑在后壳体22上，后端盖26密封后轴承25。
在所述空心驱动轴1后端通过花键与内花键齿毂12连接，空心驱动轴1后端面与二级行星架30通过螺栓连接。
所述二级行星轮轴轴承15a、15b与所述二级行星轮18之间均设有间隔环16，所述推力轴承23和后轴承25之间设有间隔环24。
所述二级内齿圈17与二级内齿圈右支架21通过六角头螺栓19和六角螺母20连接。
所述后端盖26内设有回油环27。
上述结合附图对本实用新型进行了示例性描述，显然实用新型具体实现并不受上述方式的限制，只要采用了本实用新型的方法构思和技术方案进行的各种改进，或未经改进将本实用新型的构思和技术方案直接应用于其它场合的，均在本实用新型的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种差动式紧凑型半直驱风电齿轮箱，包括：箱体、设置在箱体内的复合行星轮系和差动行星轮系，其特征是：
所述箱体包括主壳体（9）、与主壳体（9）前端连接的扭矩壁（4）和与主壳体（9）后端连接的后壳体（22）；
所述复合行星轮系包括空心驱动轴（1）、输入端密封盖（2）、空心驱动轴前轴承（3）、扭矩壁（4）、空心驱动壳（5）、一级行星轮轴前轴承（6）、一级内齿圈（7）、一级行星轮轴（8）、一级行星轮轴后轴承（10）、一级大行星齿轮（11）和安装在空心驱动轴（1）上的一级太阳轮（31），所述空心驱动轴（1）与风机轮毂连接且由空心驱动轴前轴承（3）支撑于扭矩壁（4）；所述输入端密封盖（2）密封空心驱动轴前轴承（3）；空心驱动轴（1）中部台阶与空心驱动壳（5）一端通过圆柱销（33）相连，所述空心驱动壳（5）另一端与一级内齿圈（7）连接；一级内齿圈（7）与一级行星轮轴（8）啮合；所述一级行星轮轴（8）由一级行星轮轴前轴承（6）和一级行星轮轴后轴承（10）支撑，所述一级大行星齿轮（11）安装在一级行星轮轴（8）后端且与一级太阳轮（31）相啮合；
所述差动行星轮系包括内花键齿毂（12）、二级内齿圈左支架（14）、二级内齿圈（17）、二级行星轮（18）二级内齿圈右支架（21）、推力轴承（23）、二级太阳轮（28）、空心管（29）和二级行星架（30），所述内花键齿毂（12）和一级大行星齿轮（11）一起与一级太阳轮（31）相啮合；所述二级内齿圈左支架（14）的一端通过圆柱销（13）与内花键齿毂（12）连接，另一端连接二级内齿圈（17）；所述二级内齿圈右支架（21）的一端与二级内齿圈（17）另一端连接，另一端由推力轴承（23）支撑，推力轴承（23）设置在二级行星架（30）上；所述二级行星轮（18）上端与二级内齿圈（17）相啮合，下端与二级太阳轮（28）相啮合；所述二级太阳轮（28）轴心内的空心管（29）一端连接所述空心驱动轴（1）后端，另一端从二级太阳轮（28）轴心伸出；所述二级行星轮（18）前后分别由二级行星轮轴前、后轴承（15a、15b）支撑；二级行星架（30）前部与所述空心驱动轴（1）后端固定连接；二级行星架（30）末端由后轴承（25）支撑在后壳体（22）上，后端盖（26）密封后轴承（25）。
2.根据权利要求1所述的差动式紧凑型半直驱风电齿轮箱，其特征是：所述空心驱动轴（1）后端花键与内花键齿毂（12）相连，空心驱动轴（1）后端面与二级行星架（30）通过螺栓连接。
3.根据权利要求1所述的差动式紧凑型半直驱风电齿轮箱，其特征是：所述二级行星轮轴轴承（15a、15b）与所述二级行星轮（18）之间均设有间隔环（16），所述推力轴承（23）和后轴承（25）之间设有间隔环（24）。
4.根据权利要求1所述的差动式紧凑型半直驱风电齿轮箱，其特征是：所述二级内齿圈（17）与二级内齿圈右支架（21）通过六角头螺栓（19）和六角螺母（20）连接。
5.根据权利要求1所述的差动式紧凑型半直驱风电齿轮箱，其特征是：所述后端盖（26）内设有回油环（27）。
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